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Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von Metall mit Hilfe des elektrischen
Stromes.
Die Aufgabe, Metall mit Hilfe des elektrischen Stromes zu schneiden, ist bisher noch nicht in zufriedenstellender Weise möglich gewesen.
Durch Versuche ist nun festgestellt worden, dass das Schneiden vonMetall mit Hilfe des elektrischen Stromes nur dann einen wirtschaftlichen Erfolg haben kann, wenn ein so kräftiger elektrischer Lichtbogen auf das Metall zur Einwirkung gebracht wird, dass dieser das Metall an der zu schneidenden Linie entlang zur Verbrennung bringt. Nach der Erfindung wird dies in der Weise erreicht, dass der elektrische Strom mit Hilfe einer gezahnten Scheibe, deren Umfangsgeschwindigkeit etwa 120 m pro Sekunde und darüber beträgt, dem zu schneidenden Metall zugefügt wird. Dadurch wird ein elektrischer Lichtbogen erzeugt, der infolge der Verzahnung der Scheibe in grosser Häufigkeit schwankt und demzufolge einen so hohen Wärmegrad annimmt, dass das Metall zur Verbrennung gelangt.
Die Verzahnung der Scheibewird zweckmässig nicht allein an der Umfläche der Scheibe vorgenommen, sondern derart ausgeführt, dass die Zähne radial oder annähernd radial auf eine gewisse Entfernung vom Rande an den ebenen Seitenflächen der Scheibe fortgesetzt sind. Diese seitlichen Zähne werden zweckmässig nicht in die Scheibe eingeschnitten, sondern aufgesetzt, so dass sie vor den Seitenflächen vorragen.
Sie dienen dazu, die beim Verbrennen des Metalles sich ergebenden Schlacken fortzuschleudern.
Die Scheibe kann, u. zw. am vorteilhaftesten diametral gegenüber der Schnittstelle, durch Aufspritzen einer Flüssigkeit gekühlt werden. Man bedient sich am vorteilhaftesten hier einer sauerstoffabgebenden Flüssigkeit, wie z. B. einer Sodalösung oder Pottaschelösung. Für besonders schwere Metallgegenstände mit starkem Querschnitt, wie Panzerplatten, empfiehlt es sich, zur Kühlung flüssige Kohlensäure unter Druck zu verwenden.
Es ist besonders hervorzuheben, dass zur Erzielung des Lichtbogens nur ein Schwachstrom zur Verwendung kommen muss, etwa beginnend mit 0'2 Volt. Zweckmässig wird eine Spannung innerhalb der Grenzen von 0'5 bis 10 Volt zu wählen sein, wobei das Spannungsverhältnis, d. h. das Verhältnis der Voltzahl zur Amperezahl etwa 1 : 10 bis 1 : 400 und mehr betragen kann, je nach der Stärke und Härte des zu schneidenden Metalles. So würde z. B. zum Schneiden einer Platte von 18 mm Dicke 1 Volt und 200 Ampere erforderlich sein. Sind an einem Profil mehrere Punkte gleichzeitig zu schneiden, so würde die Amperezahl entsprechend zu multiplizieren sein.
Wenn oben gesagt worden ist, dass das Verhältnis der Voltzahl zur Amperezahl etwa 1 : 10 bis 1 : 400 und mehr betragen soll, so ist damit zunächst an die zur Zeit wirtschaftlich am vorteilhaftesten Verhältnisse gedacht. Die Verhältniszahl kann aber noch eine ganz erheblich höhere sein. So hat es sich z. B. gezeigt, dass, selbst wenn das Verhältnis von 1 : 10. 000 gewählt ist, ausgezeichnete Ergebnisse gezeitigt werden.
Die mit obigen Hilfsmitteln erzielte Temperatur bewegt sich nachgewiesenermassen zwischen 2000 und 6000 C, so dass es einleuchtet, dass eine volle Verbrennung eintritt und die Scheibe selbst nicht schneidet, sondern nur den elektrischen Strom zur Erzielung des elektrischen Lichtbogens zuführt.
In der Zeichnung sind Einrichtungen zur Darstellung gebracht, wie sie zur Ausführung der Erfindung verwendet werden können. Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine gezahnte Scheibe mit zylindrischer Umfläche, deren Zähne auch bis auf eine gewisse Entfernung vom Rande auf den Seitenflächen der Scheibe fortgesetzt sind. Fig. 2 zeigt einen Schnitt dieser Scheibe. Fig. 3 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 in abgeänderter Ausführungsform. Die Fig. 4,5 und 6 zeigen Schnitte dreier verschiedener Ausführungs-
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formen der Scheibe. Fig. 7 zeigt eine Scheibe in Ansicht mit besonderen Hilfsmitteln zur Erhöhung der Wirkung des Verfahrens.
Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform besitzt die Scheibe a einen zylindrischen Umfang b. Die an dem Rande vorgesehenen Zähne c besitzen zweckmässig seitliche Verlängerungen d, die bis auf eine gewisse Entfernung vom Rande sich an den Seitenflächen der Scheibe erstrecken. Diese Zähne werden zweckmässig nicht in das Material der Scheibe eingeschnitten, sondern sind aufgesetzt, etwa derart, dass die Zahnlücken ungefähr mit der Ebene der Seitenflächen der Scheibe abschneiden, jedoch ist es nur wichtig, dass die Zähne von den Seitenflächen vorragen.
Die in dieser Weise angeordneten Zähne haben nicht nur den Vorteil, dass sie den elektrischen Strom und somit den elektrischen Bogen zwingen, in grosser Häufigkeit zu schwingen oder zu schwanken, sondern auch die an den Verbrennungsflächen sich bildenden Schlacken mit grösserer Sicherheit abzuschleudern und somit die Schnittfläche blank zu halten.
Die Wirkungsweise wird durch die Zähne in zweifacher Richtung gebessert. Anstatt der Scheibe einen zylindrischen Randumfang zu geben, wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die Scheibe auch am Rande abgerundet oder von beiden Seiten abgeschrägt sein, wie in den Fig. 4-6 zur Darstellung gebracht ist. So ist bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Rand dachartig abgeschrägt, während bei der in Fig. 5 gezeigten Form die Randseiten-abgerundet sind unter Beibehaltung der Randzuschärfung und in Fig. 6 der Rand selbst angerundet ist. In allen Fällen sind die Zähne der Form der Kanten entsprechend gestaltet. Es mag noch hervorgehoben werden, dass die Scheiben mit zugeschärftem Rande besonders wirkungsvoll sind.
Zur Erzielung grösserer Schwankungen des Lichtbogens durch Unterbrechungen des Stromes in vorgeschriebenen Zeitabschnitten kann die Scheibe an einer oder mehreren Stellen am Umfange mit einem Ausschnitt f versehen sein, der mit einem steilen Absatz f'beginnt und nach seinem anderen Ende f2 derart verläuft, dass er allmählich in den Umfang der Scheibe übergeht. Wenn auch die durch diese Ausschnitte erzielten Stromunterbrechungen infolge der hohen Geschwindigkeit, mit der die Scheibe sich dreht, schnell aufeinander folgen, so müssen sie gegenüber den. durch die Verzahnung erzielten geringen Schwankungen von grosser Häufigkeit als solche von geringer Häufigkeit betrachtet werden.
Diese Unterbrechungen des elektrischen Stromes begünstigen die Bildung eines elektrischen Lichtbogens, der das glatte und wirkungsvolle Durchschneiden oder richtiger Auftrennen des Werkstückes bewirkt, während die eigenartige Verzahnung das Abschleudern der sich beim Abbrennen des Metalles bildenden
Schlackenteile sichert.
Wie bereits oben hervorgehoben, kann es zweckmässig sein, die Scheibe besonders zu kühlen, u. zw. durch Aufspritzen von Wasser oder einer Sauerstoff abgebenden Flüssigkeit, wie z. B. Soda-oder Pottaschelösung. Dieses Aufspritzen kann mit Hilfe der Rohre g bewirkt werden. Der bei derartiger Flüssigkeit frei werdende Sauerstoff kann durch entsprechende Richtung des Aufspritzrohres mit Leichtigkeit seinen Weg zu der Schnittstelle finden, um gleichfalls zur leichteren Verbrennung des Metalles beizutragen. Es können auch Sauerstoff abgebende trockene, z. B. pulverförmige Stoffe der Schnittstelle zugeführt werden, um eine ähnliche Wirkung zu erzielen.
Gewünschtenfalls kann neben der Scheibe auch ein Magnetgebläse h derart angebracht werden, dass der erzeugte Lichtbogen über die zu schneidende Linie hinweg ausgezogen wird. An Stelle des Magnetgebläses kann auch, oder ausser ihr, ein Luft-oder Sauerstoffgebläse in Anwendung gebracht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Schneiden von Metall mit Hilfe eines elektrischen Stromes, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine gezahnte, mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 120 m pro Sekunde und darüber sich drehende Scheibe ein elektrischer Strom geschickt wird, der infolge der Zahnung einen in grosser Häufigkeit schwankenden Lichtbogen auf das zu schneidende Metall zur Erzielung einer linearen Verbrennung fortschreitend zur Einwirkung bringt.
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Method and device for cutting metal with the help of the electric
Current.
The task of cutting metal with the aid of electric current has not yet been possible in a satisfactory manner.
It has now been established through experiments that cutting metal with the aid of electric current can only have economic success if such a powerful electric arc is brought into action on the metal that it burns the metal along the line to be cut brings. According to the invention, this is achieved in such a way that the electrical current is supplied to the metal to be cut with the aid of a toothed disc, the circumferential speed of which is approximately 120 m per second and more. As a result, an electric arc is generated which, due to the toothing of the disk, fluctuates with great frequency and consequently takes on such a high degree of heat that the metal burns.
The toothing of the disk is expediently not only carried out on the peripheral surface of the disk, but rather designed in such a way that the teeth continue radially or approximately radially at a certain distance from the edge on the flat side surfaces of the disk. These lateral teeth are expediently not cut into the disk, but rather placed on them so that they protrude in front of the side surfaces.
They serve to throw away the slag that results when the metal is burned.
The disc can, u. zw. Most advantageously diametrically opposite the interface, can be cooled by spraying a liquid. It is best to use an oxygen-releasing liquid, such as B. a soda solution or potash solution. For particularly heavy metal objects with a thick cross-section, such as armor plates, it is advisable to use liquid carbon dioxide under pressure for cooling.
It should be particularly emphasized that only a weak current has to be used to achieve the arc, starting for example with 0'2 volts. A voltage within the limits of 0-5 to 10 volts will expediently be selected, the voltage ratio, i. H. the ratio of the voltage to the amperage can be about 1:10 to 1: 400 and more, depending on the strength and hardness of the metal to be cut. So z. B. 1 volt and 200 amps may be required to cut a sheet 18 mm thick. If several points are to be intersected on a profile at the same time, the amperage would have to be multiplied accordingly.
If it has been said above that the ratio of the voltage to the amperage should be about 1:10 to 1: 400 and more, this is initially intended to be the most economically advantageous ratios at present. The ratio can, however, be considerably higher. So it has z. For example, it has been shown that even when the ratio of 1: 10,000 is chosen, excellent results are obtained.
The temperature achieved with the above tools has been proven to be between 2000 and 6000 C, so that it is obvious that a full combustion occurs and the pane itself does not cut, but only supplies the electric current to achieve the electric arc.
In the drawing, devices are shown how they can be used to carry out the invention. 1 of the drawing shows a toothed disk with a cylindrical peripheral surface, the teeth of which are also continued on the side surfaces of the disk up to a certain distance from the edge. Fig. 2 shows a section of this disc. FIG. 3 is a view similar to FIG. 1 in a modified embodiment. Figs. 4, 5 and 6 show sections of three different embodiments
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shape the disc. 7 shows a view of a disk with special aids for increasing the effect of the method.
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the disk a has a cylindrical circumference b. The teeth c provided on the edge expediently have lateral extensions d which extend on the side surfaces of the disk up to a certain distance from the edge. These teeth are expediently not cut into the material of the disk, but are put on, for example in such a way that the tooth gaps intersect approximately with the plane of the side surfaces of the disk, but it is only important that the teeth protrude from the side surfaces.
The teeth arranged in this way not only have the advantage that they force the electric current and thus the electric arc to vibrate or fluctuate with great frequency, but also throw off the slag that forms on the combustion surfaces with greater certainty and thus the cut surface to keep blank.
The effectiveness is improved by the teeth in two ways. Instead of giving the disk a cylindrical edge circumference, as shown in FIG. 2, the disk can also be rounded at the edge or beveled on both sides, as shown in FIGS. 4-6. Thus, in the embodiment shown in FIG. 4, the edge is beveled like a roof, while in the form shown in FIG. 5 the edge sides are rounded while maintaining the edge sharpening and in FIG. 6 the edge itself is rounded. In all cases, the teeth are designed to match the shape of the edges. It should be emphasized that the disks with a sharpened edge are particularly effective.
In order to achieve greater fluctuations in the arc by interrupting the current in prescribed periods of time, the disk can be provided with a cutout f at one or more points on the circumference, which begins with a steep shoulder f 'and at its other end f2 runs in such a way that it is gradual merges into the circumference of the disc. Even if the current interruptions achieved by these cutouts follow one another quickly due to the high speed at which the disk rotates, they must be compared to the. Small fluctuations of high frequency achieved by the toothing can be regarded as those of low frequency.
These interruptions of the electric current favor the formation of an electric arc, which causes the smooth and effective cutting through or, more correctly, the separation of the workpiece, while the peculiar toothing causes the spinning off of the metal that forms when the metal is burned off
Secures slag parts.
As already pointed out above, it can be useful to cool the disc particularly, u. zw. By spraying water or an oxygen-releasing liquid, such as. B. Soda or potash solution. This spraying on can be effected with the aid of the tubes g. The oxygen released with such a liquid can easily find its way to the interface through the corresponding direction of the spray tube in order to also contribute to the easier combustion of the metal. It can also be dry, such. B. powdered substances are fed to the interface to achieve a similar effect.
If desired, a magnetic fan h can also be attached in addition to the disk in such a way that the generated arc is drawn out over the line to be cut. Instead of the magnetic fan, or in addition to it, an air or oxygen fan can also be used.
PATENT CLAIMS:
1. A method for cutting metal with the help of an electric current, characterized in that an electric current is sent through a toothed disc rotating at a peripheral speed of about 120 m per second and above, which fluctuates in great frequency due to the teeth Brings arc to the metal to be cut to achieve a linear combustion progressively to act.